Режимы работы усилительного элемента

Классификацию режимов работы обычно выполняют приме­нительно к случаю усиления сигналов синусоидальной формы, при этом в качестве критерия того или иного режима работы УП выступает доля периода этого сигнала, в течение которой проте­кает ток через выходную цепь УП. Режимы работы принято обо­значать латинскими буквами. Тот или иной режим работы задает­ся соответствующим выбором значения начального смещения, подаваемого во входную цепь УП.

Режим А является линейным режимом работы УП. Он характе­ризуется тем, что ток в выходной цепи УП протекает непрерыв­но, т.е. угол отсечки 0 = 180°. Режим А обеспечивает малые не­линейные искажения. Он применяется во всех каскадах предва­рительного усиления, а в ряде случаев и в оконечных каскадах. В последнем случае исходную рабочую точку смещают в середину линейного участка СПХ (см. рис. точка А). Здесь и в дальней­шем под исходной рабочей точкой (ИРТ) понимается точка на плоскости выходных вольт-амперных характеристик УП, соответ­ствующая отсутствию сигнала (режиму покоя).

Режим В соответствует случаю, когда исходную рабочую точку смещают в начальную область СПХ, соответствующую появле­нию тока на выходе УП (рис. точка В). При режиме В выход­ной ток в условиях отсутствия сигнала практически отсутствует, что обеспечивает высокую экономичность работы схемы в режи­ме покоя. Усиление сигналов в режиме В происходит при значени­ях 0 = 90°, т.е. в режиме, при котором воспроизводится только одна из полуволн знакопеременного сигнала. Для воспроизведе­ния обеих полуволн усиливаемых сигналов структура усилитель­ного тракта организуется по так называемой двухтактной схеме усиления.Двухтактная схема состоит из двух параллельно включенных усилительных звеньев, с комплиментарной (взаимно дополня­ющей) структурой. При этом нагрузка через сумматор подключе­на к выходам этих звеньев. Благодаря такому построению схема обеспечивает воспроизведение.Недостатком режима В является то, что работа в этом режиме сопровождается большими искажениями сигналов малого уровня даже в условиях двухтактного построения схемы. Искажения обус­ловлены тем, что в области малых значений сигнала СПХ реаль­ных транзисторов и соответственно СПХ двухтактных схем, рабо­тающих в режиме В, имеет существенную нелинейность, в ре­зультате возникают искажения, которые часто называют искаже­ниями типа «ступенька». Сущность этих искажений для случая, когда входной сигнал синусоидален, показана на рис.. Умень­шить эти искажения удается благодаря применению режима АВ.

В режиме АВ исходную рабочую точку смещают в начальную криволинейную область СПХ (см. рис.точка АВ). Обычно по­ложение ИРТ для режима АВ выбирают с помощью касательной к основной линейной области СПХ, как это показано на рис. При выполнении этих условий СПХ двухтактного каскада

имеет практически линейный характер. Здесь I_ВЬ1Х1 (u_вх1), I_ВЬ1Х2 (u_вх2) ^— СПХ первого и второго плеча двухтактной схемы. Режим АВ явля­ется основным режимом работы двухтактных усилительных схем несмотря на худшую его экономичность по сравнению с режимом В, связанную с ненулевым значением тока покоя.

Режиму С соответствует смещение ИРТ в область запирания транзистора, т. е. в область, где угол отсечки меньше 90°. Режим С используется в усилителях мощности, работающих с нагрузкой резонансного типа, настроенной на основную или высшую гар­монику частоты входного гармонического сигнала. Часто режим С используется в оконечных каскадах радиопередатчиков, работа­ющих в узкой полосе частот.

Режим D — это ключевой режим работы УП. При нем на вход УП поступают прямоугольные импульсы, полностью открыва­ющие или запирающие УП, в результате в выходной цепи усили­тельного каскада возникают постоянные по амплитуде импульсы тока, следующие с неизменной частотой. Длительность входных и соответственно выходных импульсов регулируется с помощью спе­циальной схемы функционального преобразования амплитуда — длительность, т.е. схемы, в которой длительность выходного пря­моугольного импульса пропорциональна текущему значению уси­ливаемого сигнального напряжения. Достоинством режима D яв­ляется то, что в этом режиме потери энергии питающего исто­чника практически отсутствуют, т.е.

где W, — энергия, выделенная в виде теплоты в УП в интервале времени протяженностью от t1 до t₂; u(t) — разность потенциалов между выходными зажимами УП; i{t) — ток в выходной цепи

УП.При идеальном ключевом режиме работы произведение u(t)i(t) практически все время равно нулю, поэтому и Wt, = 0. Режим D позволяет осуществлять процесс формирования в нагрузке сигна­лов большой мощности при малых энергетических потерях в са­мой усилительной аппаратуре и соответственно при малом выде­лении тепла в ней. В результате усилители с номинальной выход­ной мощностью в десятки ватт и более могут быть выполнены в виде малогабаритных конструкций.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: